Rojas tituló su investigación “Modelaje de la concentración del ion nitrato en las aguas superficiales de Costa Rica [8]”, en esta utilizó información de variables químicas, climáticas, suelo y topografía del terreno, para construir un algoritmo de aprendizaje que sirviera para predecir la concentración del nitrato en distintos cuerpos de agua. Los resultados tienen 88% de exactitud en la modelación.

“Nosotros tomamos gran cantidad de información que se había desarrollado por instituciones públicas, respecto a las concentraciones de nitratos en ríos y cuerpos de agua superficiales, pero también datos de cultivos, pendiente del terreno, tipo de suelo y otros, entrelazamos estas características, construimos un sistema de información geográfica y por medio de una herramienta de inteligencia artificial, creamos un modelo”

“Al final de la investigación, pudimos hacer un mapa para tener a gran escala cómo está la situación de la concentración de los nitratos a nivel del país en los cuerpos de agua”, explicó Rojas.

Según el investigador, se utilizaron 236 conjuntos de datos conectadas y clasificados con las diferentes variantes para alimentar el algoritmo. El resultado es un modelaje que presenta. 

Las conclusiones demuestran una asociación entre actividades agrícolas intensivas y la cantidad de nitratos que estarían presentes en los ríos. También la alerta de que Sierpe y Tortuguero deben monitorearse con mayor atención, por la afectación que podrían estar sufriendo los ecosistemas de estos humedales, declarados de importancia internacional bajo la Convención Ramsar [9].

Si la investigación de Rojas se amplía a todo el territorio nacional, la de Chaves se enfoca en Sierpe, pero se extiende a lo largo del tiempo. Ella tituló su estudio “Modelaje de modificaciones en clorofila-a y sólidos suspendidos totales del río Sierpe con bases de datos multiespectrales [10]”.

La investigadora utilizó la plataforma Google Earth Engine (GEE) para el procesamiento de bases de datos espectrales satelitales usadas para la observación temporal de fenómenos terrestres, provenientes del satélite Sentinel 2 de la Agencia Espacial Europea.

Su propósito era aprovechar la información de reflectancia de la superficie terrestre para inferir la presencia clorofila, como señal de la cantidad de plantas en las aguas superficiales de la laguna, el río y el humedal de Sierpe.

“La ventaja que tienen las imágenes satelitales es que guardan datos espectrales que están más allá del espectro visible, están más allá de los colores que vemos nosotros los humanos. Tiene, por ejemplo, la banda infrarroja que nos sirve para modelar la clorofila“, explicó Chaves.

Según Chaves, Google Earth Engine permite el procesamiento de las imágenes satelitales con mucha mayor facilidad, ya que se trata de grandes cantidades de datos “Además tiene la virtud de que se pueden hacer series de tiempo con las imágenes de datos guardados por décadas, y visualizar una imagen animada que nos permite ver lo que está pasando a nivel espacio - temporal”, detalló la investigadora. 

Esa capacidad de analizar los datos en diferentes periodos de tiempo ayudó a constatar lo que otros estudios previos del TEC habían demostrado: hay una relación entre las fechas en que se fertilizan los cultivos de palma africana en la península de Osa (los periodos de transición de estación lluviosa a seca y de seca a lluviosa), y el posterior crecimiento desmedido de plantas en las aguas superficiales del humedal.

“Al morir estas plantas acuáticas lo que pasa es que empiezan a consumir oxígeno en el proceso de descomposición. Ese oxígeno lo agarran del agua, afectando a otras especies que están ahí habitando, por lo que se causa un gran daño ecológico”, afirmó Chaves Brenes.

“Es importante siempre hacer sinergias entre las instituciones, en este caso de la parte de nosotros, el Prias, que vemos la parte de geomática de observaciones de la Tierra, de la parte satelital, y de imagenología, con la Escuela de Química y la carrera de Ambiental del TEC, porque tienen todo el conocimiento del comportamiento del cuerpo hídrico y de la parte química en el agua. Se trata al final de conjuntar este conocimiento y que podamos analizar desde la parte interdisciplinaria como está el comportamiento de los ríos y utilizar estas nuevas tecnologías”, señala el máster Iván Ávila Pérez, investigador Laboratorio Prias.

Por su parte, Hernández destaca que este tipo de modelaciones también son de gran utilidad para que otras personas científicas puedan enfocar de mejor manera sus estudios.

“Si bien las imágenes satelitales o la modelación no son tan precisas como el trabajo de campo, tienen las virtudes de que es mucho más barato y presentan resultados mucho más amplios. Con este tipo de información podemos identificar que en un lugar está ocurriendo algo y luego ir con nuestros aparatos para tomar una medida más puntual”, destaca Hernández.

Es por esto, asegura la investigadora, que en el TEC se está consolidando un grupo de investigación centrado en la modelación ambiental, con la finalidad de seguir perfeccionando herramientas similares a las desarrolladas en estas investigaciones y poner la información a disposición de la sociedad.

Además de sus tesis de grado, estas investigaciones fueron objeto de publicación en la cuarta Conferencia de Procesamiento Bioinspirado, del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos [11].

• Chlorophyll-a Modeling in the Sierpe River with Sentinel-2 and Google Earth Engine [12]
• Modeling of nitrate ion concentration in Costa Rican surface waters [13]